基于二代测序的树蛙科物种系统发育关系与生物地理学

Rhacophoridae are important components of the forests in the tropics and subtropics of Asia, the region with the highest diversity of tree frog species. Due to the large effective population size, long generation time, radiative diversification, and frequent interspecific hybridization and introgression, it is difficult to construct phylogenies of the family Rhacophoridae by using traditional methods. In this study, we will carry out genome scale phylogenetic analyses of tree frog species using transcriptome data from represent species of Rhacophoridae. We will capture orthologous genes from transcriptome data and construct phylogenetic trees using three methods like constructing respectively, concatenation method and coalescent method. In other way, we will capture single nucleotide polymorphism from whole transcriptome data to construct a phylogenetic tree. Finally, all trees obtained from this study will combine and comparative analyse to reveal the following three respects: firstly, we will get a more reliable phylogenetic relationships of family Rhacophoridae; secondly, the phylogenetic tree topological structures are not consistent in the tree frog family based on different genetic markers , what causes these conflicts; thirdly, we will calculate the divergence time of Rhacophoridae and reconstruct the ancestral distribution area of Rhacophoridae, to study origin and distribution patterns of Rhacophoridae, and to explore the relationships between species divergence time and geographic and climatic events. This study will provide a basis for the conservation study of this group and provide references and helps for similar studies in other groups.

树蛙科物种是雨林生态系统的重要组成部分，亚洲热带、亚热带地区是树蛙科物种多样性最高的地区。由于该科物种具有较大的有效群体，近期辐射分化和种间杂交频繁，利用基因片段的传统方法很难建立该科物种的系统发育关系。本研究将收集树蛙科内代表物种进行转录组测序分析，通过分别建树、串联分析方法、溯祖方法三种方式利用直系同源基因建立树蛙科系统发育树，通过全基因组单核苷酸多态性位点信息来构建系统发育树，计算物种分化时间并进行祖先区域重塑，探索如下几方面的问题：1）基于多种建树方法综合比较所得的系统发育树是否更加真实稳健？2）基于两种遗传载体（核基因和线粒体基因）建立系统发育树是否存在树形拓扑结构冲突？树形冲突的原因是什么？3）树蛙科物种的分化时间与地理事件有怎样的关系？其起源和现今地理分布格局的成因是什么？通过对这一类群的研究开展，将对树蛙科物种的保护性研究提供基础，并对两栖动物其他类群的研究提供借鉴和帮助。

树蛙科物种是雨林生态系统的重要组成部分，亚洲热带、亚热带地区是树蛙科物种多样性最高的地区。该科物种具有较大的有效群体，近期辐射分化和种间杂交频繁，该科物种的系统发育关系尚未完解决。项目围绕多种分析和建树方法构建的树蛙科物种系统发育树，主要取得了以下三方面的研究成果：1）在系统学方面，结合野外工作，对树蛙科Rhacophoridae样品开展广泛收集，利用系统学的方法，重构树蛙科内树蛙属、泛树蛙属、灌树蛙属等类群稳定的系统发育关系，对新出现的支系，结合形态学特征和国际命名法规，发表灌树蛙属2个新种（勐海灌树蛙Raorchestes hillisi和黄连山灌树蛙R. huanglianshan）；确定了老山树蛙Rhacophorus laoshan和鹦哥岭树蛙Zhangixalus yinggelingensis的分子系统发育地位。2）围绕树蛙科物种的生物地理学，对泛树蛙属Polypedates的地理分布格局演化进行研究。通过基于系统发育关系的分化时间估算和祖先区域重塑分析，揭示了泛树蛙属的起源和分化扩散路线。结合地质气候变化和扩散模型讨论了泛树蛙属物种地理分布格局的形成与进化模式。研究结果为结合地质气候变化和物种扩散模式进行生物地理演化历程的研究提供了参考。3）随着测序技术的发展，项目开展了一系列物种的线粒体基因组和三代全基因组测序工作，为研究重要特征性状的适应性演化提供了数据基础，也增加了系统学和比较生物地理学的研究深度。研究成果对生物多样性保护和美丽中国建设具有重要基础科学支撑作用。共发表标注本基金的论文7篇；获四川省学术和技术带头人后备人选称号。